Yumuşak X-ışını yöntemi, akıllı tıp için nanokariyer atılımları vaat ediyor

Yüksek düzeyde hedeflenmiş ilaç dağıtımı ve çevresel temizlik için küçük nano taşıyıcıların devasa potansiyeli gerçekleştirilmeden önce, bilim insanlarının önce onları görebilmesi gerekiyor.

Şu anda araştırmacılar, araştırma için organik nano taşıyıcı yapıların parçalarını etiketlemek için floresan boyalar veya ağır metaller eklemeye güvenmek zorunda kalıyorlar, bu da genellikle süreç içinde onları değiştiriyor. Kimyasal olarak hassas “yumuşak” X-ışınlarını kullanan yeni bir teknik, bu nano dünyaya ilişkin içgörü kazanmanın daha basit ve kesintiye uğramayan bir yolunu sunar.

Nature Communications tarafından yayınlanan bir çalışmada , bir araştırma ekibi, X-ışını yönteminin akıllı bir ilaç dağıtım nanopartikülü ve okyanusa dökülen ham petrolü yakalamayı amaçlayan bir çoklu sabun nanoyapı üzerindeki kapasitesini gösteriyor.

Washington Eyalet Üniversitesi’nden fizikçi ve ilgili yazar Brian Collins, “Nanocarrier iç yapısına, kimyasına ve çevresel davranışına hiçbir etiketleme olmadan bakmak için yeni bir teknik geliştirdik – şimdiye kadar mümkün olmayan yeni bir yetenek,” dedi. çalışma üzerine. “Şu anda, nano taşıyıcıların içini görmek için floresan etiketlere ihtiyacınız var, ancak bu, özellikle karbon bazlı malzemelerden yapılmışlarsa yapılarını ve davranışlarını değiştirebilir. Bu yeni teknikle, bu nano taşıyıcıların içine bakmayı başardık, kimyasal kimliklerini ve konsantrasyonlarını analiz edin – ve bunların hepsini su ortamları da dahil olmak üzere tamamen doğal hallerinde yapın. “

İlaç dağıtımı için kullanılan organik nano taşıyıcılar, genellikle suyu seven veya nefret eden karbon bazlı moleküllerden oluşturulur. Bu sözde hidrofilik ve hidrofobik moleküller birbirine bağlanır ve su seven bölümlerin bir kabuğunun içinde saklanan sudan nefret eden parça ile suda kendiliğinden birleşir.

Hidrofobik ilaçlar, ilacı sadece hastalıklı ortamda açmak ve salmak için tasarlanan yapıya kendilerini de yerleştireceklerdir. Örneğin, nanocarrier teknolojisi, hastayı hasta etmeden yalnızca kanser hücrelerini öldüren ve daha etkili dozlar sağlayan kemoterapiye izin verme potansiyeline sahiptir.

Nano taşıyıcılar bu şekilde oluşturulabilirken, araştırmacılar yapılarının ayrıntılarını ve hatta içeride ne kadar ilaç kaldığını veya dışarı sızdığını kolayca göremezler. Floresan etiketlerin kullanımı, nano taşıyıcıların parçalarını vurgulayabilir – hatta parıldamasına neden olabilir – ancak aynı zamanda, bazen önemli ölçüde, süreçteki taşıyıcıları da değiştirirler.

Bunun yerine, Collins ve meslektaşlarının geliştirdiği teknik, nano taşıyıcıları analiz etmek için yumuşak rezonant X ışınları kullanıyor. Yumuşak X ışınları, doktorların kırık bir kemiği görüntülemek için kullandıkları türden ultraviyole ışık ile sert X ışınları arasında uzanan özel bir ışık türüdür. Bu özel X-ışınları hava dahil hemen hemen her şey tarafından emilir, bu nedenle yeni teknik yüksek vakumlu bir ortam gerektirir.

Collins’in ekibi, yazdırılabilir, karbon bazlı, plastik elektroniği araştırmak için yumuşak bir X-ışını yöntemini benimsedi, böylece bu su bazlı organik nano taşıyıcılar üzerinde çalışacak ve bunu yapmak için ince bir dilim suya nüfuz edecek.

Her kimyasal bağ, farklı bir dalga boyunu veya yumuşak X-ışınlarının rengini emer, bu nedenle bu çalışma için araştırmacılar, akıllı tıp nanocarrier’ın farklı kısımlarını benzersiz bağları aracılığıyla aydınlatmak için X-ışını renklerini seçtiler.

Collins, “X ışını rengini, molekülde zaten mevcut olan bağları ayırt etmek için esas olarak ayarladık” dedi.

Bu, iç çekirdeğinde ne kadar ve ne tür malzeme olduğunu, çevreleyen nano kabuğun boyutunu ve su içeriğini ve ayrıca nanocarrier’ın değişen bir ortama nasıl tepki verdiğini değerlendirmelerini sağladı.

Okyanusa dökülen ham petrolü yakalamak için geliştirilen bir çoklu sabun nano taşıyıcıyı araştırmak için yumuşak X-ışını tekniğini de kullandılar. Çoklu sabunlar, tek bir molekülden bir nano taşıyıcı oluşturarak, bir petrol sızıntısında bulunanlar gibi hidrokarbonları yakalamak için yüzey alanlarını en üst düzeye çıkarabilir. Araştırmacılar, yeni tekniği kullanarak, bir çoklu sabunun açık sünger benzeri yapısının yüksek konsantrasyonlardan düşük konsantrasyonlara kadar devam edebileceğini keşfettiler, bu da onu gerçek dünyadaki uygulamalarda daha etkili hale getirecek.

Collins, “Araştırmacıların tüm bu yapıları yakından inceleyebilmeleri, böylece maliyetli deneme yanılmalarından kaçınabilmeleri önemlidir,” dedi.

Collins, bu tekniğin araştırmacıların bu yapıların davranışlarını farklı ortamlarda değerlendirmesine izin vermesi gerektiğini söyledi. Örneğin, akıllı ilaç iletimi için vücutta farklı sıcaklıklar, pH seviyeleri ve uyaranlar olabilir ve araştırmacılar, ilacı uygulamak için koşullar doğru olana kadar nanoyapıların bir arada kalıp kalmayacağını bilmek isterler. Bunu geliştirme sürecinin erken aşamalarında belirleyebilirlerse, zaman yoğun tıbbi araştırmalara yatırım yapmadan önce nano taşıyıcıların çalışacağından daha emin olabilirler.

Collins, “Bu yeni tekniğin, bu heyecan verici yeni teknolojilerin tasarımında ve geliştirilmesinde çok daha hızlı bir hız ve daha yüksek hassasiyet sağlayacağını düşünüyoruz,” dedi.